Sekret starzenia się baterii

Zasięg baterii zawsze był przedmiotem troski badaczy, ponieważ bez względu na to, jak duża jest bateria, nie ma sensu nie ładować jej wielokrotnie. Wszyscy wiemy, że baterie litowe zmniejszają pojemność podczas użytkowania, ale nikt nie zna powodu. Niedawno Departament Energii Stanów Zjednoczonych odkrył przyczynę starzenia się baterii: kryształy w nanoskali.

Naukowcy dokładnie przestudiowali materiały katodowe i katodowe nowoczesnych akumulatorów i odkryli, że materiały te będą korodować bezpośrednio podczas użytkowania, ale mechanizm korozji jest nadal niejasny. Zespół Brookhaven National Laboratory badał wysokiej jakości katody niklowo-tlenowe pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym i rejestrował ich zmiany podczas wielokrotnego ładowania i rozładowywania.

Im więcej używasz, tym mniej używasz

Eksperymenty wykazały, że gdy jony litu przechodzą przez elektrody dodatnią i ujemną, utkną w kanale jonowym i będą reagować z tlenkiem niklu, tworząc maleńkie kryształy. Kryształy te zmienią wewnętrzną strukturę baterii, tak że inne jony nie będą mogły skutecznie reagować, zmniejszając w ten sposób użyteczną pojemność baterii. Co zaskakujące, ta słabość jest przypadkowa, a nie regularna.

Powodem, dla którego baterie litowe są niedoskonałe, jest to, że ich komponenty są niedoskonałe. Bez względu na to, jak zwrócimy uwagę na strukturę anody i katody, nastąpi nieznaczne uszkodzenie kryształu. Podobnie jak w przypadku wrzącej wody, nierówna powierzchnia sprawia, że ​​gorąca woda bardziej się pieni. Uważa się, że gdy pojawi się luka w danych dotyczących baterii, pojawią się nanokryształy.

Im więcej używasz, tym mniej używasz

Strzałka w lewo: kanał litowo-jonowy; racja to warstwa strat atomowych

Amerykańska Agencja Energetyczna uruchomiła również drugie badanie dotyczące wpływu prędkości ładowania na pojemność baterii. Odkryli, że nowoczesne baterie stają się coraz mniejsze, co z kolei skraca ich żywotność. Im większa bateria i im szybciej się ładuje, tym wolniejsze tempo tworzenia nanokryształów.

Jak więc powstrzymać pojawianie się nanokryształów? Przynajmniej pozwól temu zwolnić. Jest rozwiązanie teoretyczne. Naukowcy odkryli, że wykorzystując osadzanie atomowe mogą wypełnić luki w danych dotyczących baterii, co może przynajmniej spowolnić rozwój nanokryształów. Zmniejsza to ból, ale przynajmniej pozwala na kurczenie się baterii bez poświęcania pojemności. Oczywiście naukowcy badają również sposoby łamania kryształów i regeneracji starych baterii.

Te badania mogą być cenniejsze niż nowa pojemność baterii. W przypadku sprzętu żywotność produktu zależy od liczby ładowań i rozładowań. Teraz, ponieważ system zasilania używany przez wiele urządzeń nie może zostać wyłączony, te badania mogą pomóc nam przestać być niewolnikami zasilania.
与 此 原文 有关 的 更多 信息 要 查看 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应 原文